[發(fā)明專利]一種基于運動捕捉的放療手術(shù)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011231722.X
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112426225B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范逸倫;趙杰;李長樂;劉剛鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30;A61B34/20;A61N5/10
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

1.一種基于運動捕捉的放療手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，包括位于操作室的動作捕捉系統(tǒng)(1)、上位機(2)和手持工具(3)，以及位于手術(shù)室的手術(shù)機械臂(4)和視覺采集器(5)；

視覺采集器(5)，用于采集患者(7)待手術(shù)區(qū)域的圖像，并上傳至上位機(2)進行顯示；

動作捕捉系統(tǒng)(1)包括多個動作捕捉鏡頭(1-1)和多個紅外靶球；

在操作者(6)的大臂、前臂、手背、以及手中的手持工具(3)，共4個部位上均粘貼有紅外靶球，且每個部位上至少有3個紅外靶球；

所有的動作捕捉鏡頭(1-1)均勻布設(shè)在操作者(6)周圍，用于實時采集操作者(6)操作手臂上的4個部位上的紅外靶球的圖像，并上傳至上位機(2)；

上位機(2)對接收的紅外靶球的圖像進行處理，獲得每個部位上所有紅外靶球的空間位置，并根據(jù)每個部位上所有紅外靶球的空間位置生成控制指令對手術(shù)機械臂(4)進行控制；

上位機(2)對接收的紅外靶球的圖像進行處理，獲得每個部位上所有紅外靶球的空間位置，并根據(jù)每個部位上所有紅外靶球的空間位置生成控制指令對手術(shù)機械臂(4)進行控制的實現(xiàn)方式為：

上位機(2)從所接收的紅外靶球的圖像中提取每個部位上所有紅外靶球的空間位置，并根據(jù)每個部位上所有紅外靶球的空間位置解算出當(dāng)前時刻4個部位質(zhì)心的位置和姿態(tài)；再根據(jù)當(dāng)前時刻4個部位質(zhì)心的位置和姿態(tài)，生成控制指令對手術(shù)機械臂(4)進行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于運動捕捉的放療手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，上位機(2)根據(jù)當(dāng)前時刻4個部位質(zhì)心的位置和姿態(tài)，生成控制指令對手術(shù)機械臂(4)進行控制的實現(xiàn)方式為：

上位機(2)對當(dāng)前時刻和上一時刻下的每個部位質(zhì)心的位置進行運算，獲得當(dāng)前時刻各部位質(zhì)心的速度、角速度、加速度和角加速度后，采用模仿學(xué)習(xí)算法對當(dāng)前時刻各部位質(zhì)心的位置、姿態(tài)、速度、角速度、加速度和角加速度進行動作特征提取，再根據(jù)提取的操作者(6)動作特征生成當(dāng)前時刻相應(yīng)的控制指令對手術(shù)機械臂(4)進行控制；

其中，每個部位質(zhì)心位置的初始值均為預(yù)設(shè)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于運動捕捉的放療手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，上位機(2)對當(dāng)前時刻和上一時刻下的每個部位質(zhì)心的位置進行運算，獲得當(dāng)前時刻各部位質(zhì)心的速度、角速度、加速度和角加速度的實現(xiàn)方式為：

上位機(2)對當(dāng)前時刻和上一時刻下的每個部位質(zhì)心的位置進行微分運算，獲得當(dāng)前時刻每個部位質(zhì)心的速度和加速度，同時，上位機(2)還通過歐拉角微分方程對當(dāng)前時刻和上一時刻下的每個部位質(zhì)心的位置進行運算，獲得當(dāng)前時刻每個部位質(zhì)心的角速度、角加速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于運動捕捉的放療手術(shù)系統(tǒng)，其特征在于，動作捕捉鏡頭(1-1)為紅外相機。